(57)【要約】【課題】  火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えるときに液体を噴射し、その噴射した液体（水）の気化熱により、過早着火を回避し、或いは、燃焼を緩慢化して、過大な燃焼騒音の発生を回避することができる制御装置を提供すること。【解決手段】  この制御装置は、一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される。制御装置は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直前の火花点火燃焼の終了後から同運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される混合ガスに含まれる空気が燃焼室２４に吸入され始める時点までの期間内の所定の時期に、インテークマニホールド４１に備えられた液体噴射弁４２から液体を噴射する。【選択図】  図１
2006017082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化したガスが前記燃焼室内に存在するように、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めた後の所定のタイミングにて前記駆動信号を発生する液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生する液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記液体噴射制御手段は、前記運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を更に発生するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項４】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、
前記内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より大きい高回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生し、
同内燃機関の回転速度が同閾値回転速度より小さい低回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項５】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、
前記内燃機関の回転速度が所定の第１回転速度より小さい低回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生し、
同内燃機関の回転速度が同所定の第１回転速度より大きい第２回転速度より大きい高回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生し、
同内燃機関の回転速度が同第１回転速度と同第２回転速度との間の中回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生し、且つ、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間にも更に前記駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項６】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
第１駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する筒内液体噴射手段と、
第２駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に連通された吸気通路内に噴射する吸気通路液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、
前記内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より小さい低回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに前記筒内液体噴射手段から噴射された液体が気化したガスが前記燃焼室内に存在するように、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了する前の所定の第１タイミングにて前記第１駆動信号を発生し、
同内燃機関の回転速度が同所定の閾値回転速より大きい高回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに前記吸気通路液体噴射手段から噴射された液体が気化したガスが前記燃焼室内に存在するように、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めた後であって同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気の前記燃焼室への流入が終了する前の所定の第２タイミングにて前記第２駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項７】
一部の運転領域において燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを点火プラグが発する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関の制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記液体噴射制御手段は、前記運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化するように、同最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮されている最中に前記駆動信号を発生するように構成された内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火運転と予混合圧縮自着火運転とを行うことができる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダとピストンとにより構成される燃焼室に空気、燃料及び燃焼ガスを含む均質（燃料濃度が一様）で高温の混合ガスを形成し、その混合ガスを圧縮行程にて圧縮することにより自着火させて燃焼（自着火燃焼）させる均質予混合圧縮自着火運転（自着火運転）を行う内燃機関が知られている。この自着火運転においては、空燃比を極めてリーンな空燃比とし且つ実圧縮比を高くすることができる。従って、広い運転領域で自着火運転を行うことができれば、燃費を改善することができるとともにNOxの排出量を低減することができると考えられている。
【０００３】
ところが、自着火燃焼においては、圧縮された混合ガスは多数の着火点においてほぼ同時に着火し、極めて短期間のうちに燃焼する。このため、特に燃料量が多い高負荷運転領域において、燃焼室内の圧力（筒内圧力）が急激に上昇し、燃焼騒音が非常に大きくなる。そこで、燃焼騒音が小さい低負荷運転領域においては自着火運転を行い、燃焼騒音が大きくなる高負荷運転領域においては混合ガスを低い実圧縮比にて圧縮するとともに同混合ガスを点火プラグが発生する火花により点火して燃焼（火花点火燃焼）させる火花点火運転を行う内燃機関が開発されて来ている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２０４９９０（請求項２、段落番号００１９）
【０００４】
この文献に開示された内燃機関は、火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えるとき、可変動弁機構を用いてバルブタイミングを変更することにより、火花点火運転に適した低圧縮比から自着火運転に適した高圧縮比へと実圧縮比を切り換える。この場合、実圧縮比切り換えのために可変動弁機構を作動させ始めると同時に火花の発生を停止すると、可変動弁機構の機械的作動遅れにより実圧縮比が十分に上昇していないために混合ガスが自着火せず、且つ、火花が発生させられていないので混合ガスの点火も行われない状態、即ち、失火状態となる場合がある。
【０００５】
そこで、この従来の内燃機関は、可変動弁機構を作動させ始めてから数回の燃焼が終了するまで火花の発生を継続させて火花点火運転を行うとともに、同数回の燃焼中に実圧縮比が高くなり且つ火花点火が行われることに基づくノッキングの発生を回避するために吸気ポートに水を噴射するように構成されている。そして、この内燃機関は、実圧縮比が十分に上昇したと考えられる時点に、即ち、可変動弁機構の作動開始から数回の燃焼の後（数回の水噴射を行った後）、火花の発生及び水の噴射を停止するようになっている。これによれば、自着火燃焼に切り換える直前の最後の火花点火燃焼までノッキングの発生を回避することができ、且つ、火花点火運転から自着火運転へと失火を発生させることなく運転を切り換えることができる。
【０００６】
しかしながら、一般に、火花点火燃焼における混合ガスの空燃比は自着火燃焼における混合ガスの空燃比より非常に小さいリッチな空燃比であるので、火花点火燃焼による燃焼ガスの温度は自着火燃焼による燃焼ガスの温度より極めて高くなっている。また、前述したように、自着火燃焼では自着火を確実に起こさせるために混合ガスの温度を高くする必要があるから、自着火燃焼に供される混合ガスには多量の燃焼ガスが含められる。
【０００７】
従って、火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えたとき、最初の自着火燃焼に供される混合ガスは自着火燃焼が定常的に行われている場合よりも相対的に高温の燃焼ガスを含むことになるから、同最初の自着火燃焼に供される混合ガスの温度は、自着火燃焼が定常的に行われている場合よりも相当に高くなる。その結果、自着火運転への運転切換え直後の最初の自着火燃焼の着火時期が早くなりすぎ、筒内圧力上昇率が過大となって燃焼騒音が過大となるという問題がある。
【発明の開示】
【０００８】
従って、本発明の目的の一つは、火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えたとき、水などの液体を噴射することにより運転切換え後の最初の自着火燃焼における筒内圧力上昇率が過大にならないようにして、自着火運転へと運転を切り換えた直後に燃焼騒音が過大となることを回避することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の制御装置は、一部の運転領域においてシリンダとピストンとにより構成される燃焼室内に少なくとも空気及び燃料を含む混合ガスを形成し同混合ガスを火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行い、他の運転領域において前記燃焼室内に少なくとも空気と燃料と燃焼ガスとを含む均質な混合ガスを形成し同混合ガスを圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される。
【００１０】
そして、この制御装置は、
駆動信号に応答して液体を噴射する液体噴射手段を備えるとともに、
火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化したガス（例えば、噴射される液体が水であれば水蒸気）が前記燃焼室内に存在するように、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めた後の所定のタイミング（同運転切換え直前の火花点火運転における最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後の所定のタイミング）にて前記駆動信号を発生する液体噴射制御手段を備えている。この場合、液体噴射手段は、液体を、燃焼室に直接噴射するように構成されていてもよく、燃焼室に連通された吸気通路（吸気ポートやインテークマニホールド）内に噴射するように構成されていてもよい。
【００１１】
これによれば、液体噴射手段が燃焼室に連通した吸気通路に液体を噴射するように構成されている場合、その液体噴射手段から噴射された液体は、運転切換え直前の火花点火運転における最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後から同運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点まで（即ち、運転切換え時の最後の火花点火燃焼終了後から最初の自着火燃焼終了までの期間）において、吸気通路の壁面から熱を受けた後に燃焼室内に流入する。つまり、噴射された液体は、吸気通路において一部又は全部が気化した後に燃焼室に流入するか、或いは、液体の状態のまま燃焼室に流入した後に燃焼室内で気化する。
【００１２】
また、液体噴射手段が燃焼室に液体を直接噴射するように構成されている場合、その液体噴射手段から噴射された液体は、運転切換え直前の最後の火花点火燃焼終了後から運転切換え直後の最初の自着火燃焼終了までの期間において、燃焼室内にて気化する。
【００１３】
従って、このような液体の気化が自着火開始時期よりも適度に前の時点にて生じれば、自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避され、その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００１４】
一方、このような液体の気化が自着火開始時期の直前の時点にて生じれば、混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、自着火が高温の混合ガスから低温の混合ガスへと順次進行することになるから、自着火燃焼が緩慢となる。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００１５】
他方、このような液体の気化が燃焼室において自着火燃焼中（特に、自着火燃焼による熱の量が上昇している期間）に生じれば、その時点以降における混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、その後に遅れて自着火する位置にある混合ガスの自着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００１６】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、上記内燃機関と同様に一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生する液体噴射制御手段と、
を備えている。
【００１７】
これによれば、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼ガスが燃焼室から排出され始めた後であって未だに運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される空気（新気）が燃焼室に流入させられていないとき、即ち、燃焼室内に燃焼ガスのみが存在してそのガス温度が極めて高いとき、その燃焼室内（燃焼ガス中）に液体が直接噴射される。従って、液体の量を多くしても同液体は十分に気化するので、燃焼ガス温度を十分に低下させることができる。これにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、過早着火が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００１８】
なお、この場合、液体は、最後の火花点火に基づく燃焼ガスを燃焼室から排出することを終了する排気弁閉弁時期（又は、排気弁閉弁時期直前の時期）から最初の自着火燃料に供せられる空気を燃焼室に流入させ始める吸気弁開弁時期までの期間（即ち、排気弁及び吸気弁の両者が閉弁している所謂、「負のバルブオーバーラップ期間」）に噴射されることが好ましい。なぜなら、燃焼ガスが燃焼室から排出され始めた直後（排気弁開弁時期直後、排気行程前半）に液体が噴射されると、その時点では冷却すべき燃焼ガス量が燃焼室内に多く、且つ、冷却した燃焼ガスの多くが燃焼室から排出されてしまうので、最初の自着火燃焼に供される混合ガスの温度を十分に下げようとすると、多量の液体を噴射しなければならないことになるからである。
【００１９】
この点は、以下に説明する他の発明であって、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる前記空気が同燃焼室に流入され始める前までの時点において、液体を燃焼室に直接噴射する発明についても、同様に適用される。
【００２０】
更に、この場合、前記液体噴射制御手段は、
前記運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまで（好ましくは、自着火が開始するまで、又は、自着火が開始してその自着火に基づく燃焼により発生する熱の量が上昇している期間が終了するまで）の期間に前記駆動信号を更に発生するように構成されることが好適である。
【００２１】
これによれば、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる前記空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間において燃焼室内に直接噴射される液体の量（第１回目の液体噴射量）を若干少なくして燃焼ガス温度を若干だけ低下せしめ、混合ガスを圧縮行程にて圧縮しても過早着火が発生しない範囲（過度に高温とならない範囲）で十分に高温化することができるので、失火が発生する可能性を極めて小さくすることができる。
【００２２】
また、上記第１回目の液体噴射量を若干少なくすることにより、定常的に自着火運転が行われている場合に比較して着火時期が僅かに早期になったとしても、液体は運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間の所定の時期（好ましくは、最も早い自着火が発生する直前の圧縮行程後半の時期であって、その自着火に基づく燃焼により発生する熱量が上昇しているときに液体噴射手段から噴射された液体が丁度気化するような時期）にても燃焼室内に直接噴射される。
【００２３】
このように第２回目の噴射により噴射された液体は主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するので、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、上記第１回目の液体噴射量を若干少なくしても、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００２４】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、上記内燃機関と同様に一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より大きい高回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生し、
同内燃機関の回転速度が同閾値回転速度より小さい低回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備える。
【００２５】
この構成によれば、内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より大きい高回転速度である場合、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼ガスが燃焼室から排出され始めた後であって未だに運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される空気（新気）が燃焼室に流入させられていないとき、即ち、燃焼室内に燃焼ガスのみが存在してそのガス温度が極めて高いとき、その燃焼室内（燃焼ガス中）に液体が直接噴射される。従って、噴射する液体の量を多くしても同液体は十分に気化するので、燃焼ガス温度を十分に低下させることができる。これにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００２６】
一方、上記構成によれば、内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より小さい低回転速度である場合、液体は運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に燃焼室内に直接噴射される。そして、その液体は主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するので、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００２７】
なお、低回転速度である場合、前記液体噴射手段は、前記運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化するように、同最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮されている最中（好ましくは、最も早い自着火が発生する直前の圧縮行程後半の時期）に前記駆動信号を発生することが望ましい。
【００２８】
更に、一般に、低回転時において、混合ガスの温度は高くなり難い。従って、高回転時のように、液体が、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼ガスが燃焼室から排出され始めた後であって未だに運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される空気（新気）が燃焼室に流入させられていないときに噴射されてしまうと、圧縮初期の混合ガス温度が低下しすぎ、圧縮によっても混合ガス温度が十分に上昇せず、その結果、着火時期が大幅に遅れるか、或いは、失火する可能性が生じる。
【００２９】
一方、圧縮行程中（特に、自着火開始直前）に燃焼室内に液体が噴射されたとしても、その液体は直ちに燃焼室全体に行き渡ることはない。従って、液体噴射直後において、噴射された液体から温度上の影響を殆ど受けない混合ガスが燃焼室内に存在し、その温度上の影響を殆ど受けない混合ガスは液体噴射がなされなかった場合の混合ガスの着火開始時点とほぼ同様な時点にて着火する。以上の結果、本発明による内燃機関の制御装置は、低回転時において、運転切換え直後の着火開始時期が大幅に遅角することがないので失火が発生せず、且つ、運転切換え直後の自着火燃焼が緩慢となるので過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。
【００３０】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、上記内燃機関と同様に一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記駆動信号を内燃機関の回転速度に応じて以下に述べるタイミングにて発生し、以下に述べる利点を有する液体噴射制御手段と、を備える。
【００３１】
（１）前記内燃機関の回転速度が所定の第１回転速度より小さい低回転速度である場合には、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生する。
【００３２】
これによれば、液体は運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に燃焼室内に直接噴射される。従って、上述したように、最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。
【００３３】
更に、上述したように、噴射された液体から温度上の影響を殆ど受けない混合ガスが燃焼室内に存在し、その温度上の影響を殆ど受けない混合ガスは液体噴射がなされなかった場合の混合ガスの着火開始時点とほぼ同様な時点にて着火する。以上の結果、本発明による内燃機関の制御装置は、低回転時における運転切換え直後の着火開始時期が大幅に遅角することがないので失火が発生せず、且つ、運転切換え直後の自着火燃焼が緩慢となるので過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。
【００３４】
なお、この低回転速度である場合、前記液体噴射手段は、前記運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化するように、同最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮されている最中（好ましくは、最も早い自着火が発生する直前の圧縮行程後半の時期）に前記駆動信号を発生することが望ましい。この点は、以下の（３）に述べる中回転速度である場合にも、同様に適用される。
【００３５】
（２）内燃機関の回転速度が同所定の第１回転速度より大きい第２回転速度より大きい高回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生する。
【００３６】
これによれば、上述したように、燃焼室内に燃焼ガスのみが存在してそのガス温度が極めて高いとき、その燃焼室内（燃焼ガス中）に液体が直接噴射される。従って、液体の量を多くしても同液体は十分に気化するので、燃焼ガス温度を十分に低下させることができる。これにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００３７】
（３）内燃機関の回転速度が同第１回転速度と同第２回転速度との間の中回転速度である場合には、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される前記混合ガスに含まれる空気が同燃焼室に流入され始める前までの期間に前記駆動信号を発生し（最初の液体噴射を行い）、且つ、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間にも更に前記駆動信号を発生する（最後の液体噴射を行う）。
【００３８】
これによれば、最初の液体噴射により噴射された液体は、高い温度の燃焼ガスにより確実に気化する。また、その液体の量を若干少なくして燃焼ガス温度を若干だけ低下せしめ、圧縮により混合ガスを過度に高温とならない範囲で十分に高温化して混合ガスを着実に自着火させるとともに、最後の液体噴射により噴射された液体により、最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火を更に遅らせることにより、過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。
【００３９】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、上記内燃機関と同様に一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される制御装置であって、
第１駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する筒内液体噴射手段と、
第２駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に連通された吸気通路内に噴射する吸気通路液体噴射手段と、を備える。
【００４０】
更に、この制御装置は、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、
前記内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より小さい低回転速度である場合には、前記筒内液体噴射手段から液体を噴射し、
同内燃機関の回転速度が同所定の閾値回転速より大きい高回転速度である場合には、前記吸気通路液体噴射手段から液体を噴射するように構成された液体噴射制御手段を備える。
【００４１】
この場合、内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より小さい低回転速度であるとき、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに前記筒内液体噴射手段から噴射された液体が気化したガスが前記燃焼室内に存在するように、液体は筒内液体噴射手段から、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了する前の所定の第１タイミングにて燃焼室内に直接噴射される。
【００４２】
従って、この液体の気化が自着火開始時期よりも適度に前の時点にて生じれば、自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避され、その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００４３】
一方、この液体の気化が自着火開始時期の直前の時点にて生じれば、混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、自着火が高温の混合ガスから低温の混合ガスへと順次進行することになるから、自着火燃焼が緩慢となる。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００４４】
他方、液体の気化が燃焼室において自着火燃焼中（特に、自着火燃焼による熱の量が上昇している期間）に生じれば、その時点以降における混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、その後に遅れて自着火する位置にある混合ガスの自着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００４５】
このように、低回転時は、液体が燃焼室内に直接噴射されるので、その液体が一般に低回転時において低温となる吸気通路壁面に付着することがなく、しかも、燃焼室内で効率良く気化せしめられて燃焼騒音の抑制に利用されるので、液体の使用量を低減することができる。
【００４６】
これに対し、内燃機関の回転速度が所定の閾値回転速度より大きい高回転速度である場合、液体は吸気通路液体噴射手段から、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後であって同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気の前記燃焼室への流入が終了する前の所定の時期にて吸気通路内に噴射される。そして、その噴射された液体は、吸気通路の壁面から熱を受けた後に燃焼室内に流入する。
【００４７】
従って、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼の終了時点から運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼開始までの時間が短い高回転時においても、噴射された液体に熱を加える時間を長くとることができるので、同液体を十分に気化させることができる。このため、高回転時においても自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度を低くすることができるので、過早着火が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００４８】
本発明による他の内燃機関の制御装置は、上記内燃機関と同様に一部の運転領域において火花点火運転を行い、他の運転領域において予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関に適用される制御装置であって、
駆動信号に応答して液体を前記燃焼室に直接噴射する液体噴射手段と、
前記火花点火運転から前記予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に前記駆動信号を発生するように構成された液体噴射制御手段と、
を備える。
【００４９】
これによれば、液体は運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に燃焼室内に直接噴射される。従って、上述したように、最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。従って、過大な燃焼騒音が発生しない。
【００５０】
この場合、前記液体噴射制御手段は、前記運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに前記液体噴射手段から噴射された液体が気化するように、同最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために前記燃焼室において前記混合ガスが圧縮されている最中に前記駆動信号を発生するように構成されることが望ましい。
【００５１】
これによれば、混合ガスの燃焼により発生する熱の量（単位時間又は単位クランク角あたりの熱量）が上昇している期間（即ち、燃焼中）において前記液体噴射手段から噴射された液体が気化し、その気化（気化熱）により混合ガスが冷却される。このように、噴射された液体が自着火燃焼に伴って発生する熱の量が上昇している期間に気化すると、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった未着火の混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。この結果、液体が気化を開始した時点以降において、着火が一層緩慢に発生し、燃焼が緩慢に進行するので、筒内圧力上昇率が過大にならない。
【００５２】
また、着火開始前に燃焼室内に液体が噴射されたとしても、その液体は直ちに燃焼室全体に行き渡ることはない。従って、液体噴射直後において、噴射された液体から温度上の影響を殆ど受けない混合ガスが燃焼室内に存在し、その温度上の影響を殆ど受けない混合ガスは液体噴射がなされなかった場合の混合ガスの着火開始時点とほぼ同様な時点にて着火する。以上の結果、本発明による内燃機関の制御装置は、着火開始時期が大幅に遅角されてしまうことがないので失火が発生せず、且つ、燃焼が緩慢となるので運転切換え時の過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について説明する。各実施形態の制御装置は、ピストン往復動型の多気筒（ここでは４気筒）内燃機関に適用される。この内燃機関は、一部の運転領域において上述した火花点火運転を行い、他の運転領域において上述した均質予混合圧縮自着火運転を行う内燃機関である。
【００５４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される４サイクル内燃機関１０の概略を示している。４サイクル内燃機関とは、クランク角が７２０度経過する毎に、膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程を繰り返す内燃機関のことをいう。
【００５５】
この内燃機関１０は、図１に示したように、シリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されたシリンダヘッド部３０とを含んでいる。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００５６】
シリンダブロック部２０は、図示しないクランク軸を収容したシリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含んでいる。シリンダブロック部２０は、更に、シリンダ２１、ピストン２２及びコネクティングロッド２３を備えている。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコネクティングロッド２３を介してクランク軸に伝達され、これにより同クランク軸が回転するようになっている。シリンダ２１のボア壁面とピストン２２の頂面は、シリンダヘッド部３０の下面とともに燃焼室２４を形成している。
【００５７】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２４に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動する吸気弁駆動機構３２ａ、燃焼室２４に連通した排気ポート３３、排気ポート３３を開閉する排気弁３４、排気弁３４を駆動する排気弁駆動機構３４ａ、点火プラグ３５及び点火プラグ３５に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３６を備えている。
【００５８】
吸気弁駆動機構３２ａ及び排気弁駆動機構３４ａは、電磁駆動機構を備えていて、駆動信号に応答して吸気弁３２及び排気弁３４をそれぞれ開閉駆動するようになっている。吸気ポート３１、吸気弁３２及び吸気弁駆動機構３２ａからなる組は、一つの気筒に２組備えられている。また、排気ポート３３、排気弁３４及び排気弁駆動機構３４ａからなる組も、一つの気筒に２組備えられている。
【００５９】
吸気ポート３１には、吸気ポート３１とともに燃焼室２４に連通した吸気通路を構成するインテークマニホールド４１が接続されている。このインテークマニホールド４１には、液体噴射弁４２と燃料噴射弁（インジェクタ）４３とが配設されている。
【００６０】
液体噴射弁４２は、液体供給管４４を介してポンプ（液体加圧手段）４５に接続されている。ポンプ４５は水を収容した液体タンク４６に接続されている。ポンプ４５は高圧の液体（水）を液体噴射弁４２に供給するようになっている。これにより、液体噴射弁４２は、駆動信号に応答して開弁したとき、インテークマニホールド４１及び吸気ポート３１（吸気通路）内であって吸気弁３２の背面に向けて高圧の液体（水）を噴射するようになっている。なお、液体噴射弁４２、液体供給管４４、ポンプ４５及び液体タンク４６は、液体噴射手段を構成している。
【００６１】
燃料噴射弁４３は、図示しない燃料配管を介して図示しない燃料ポンプに接続されている。燃料ポンプは図示しない燃料タンクに接続されている。燃料ポンプは高圧の燃料（ガソリン）を燃料噴射弁４３に供給するようになっている。これにより、燃料噴射弁４３は、駆動信号に応答して開弁したとき、インテークマニホールド４１及び吸気ポート３１（吸気通路）内であって吸気弁３２の背面に向けて燃料を噴射するようになっている。なお、これらは燃料噴射手段を構成している。
【００６２】
次に、電気ブロック図である図２を参照しながら、内燃機関１０の制御装置の電気的構成について説明する。この制御装置は電気制御装置５０を含んでいる。電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等（何れも図示省略）を含むマイクロコンピュータである。
【００６３】
電気制御装置５０には、図示しないアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセルペダル操作量センサ５１と、クランク軸の回転速度からエンジン回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサ５２とが接続されている。電気制御装置５０は、これらのセンサから各検出信号を入力するようになっている。更に、電気制御装置５０は、各気筒の吸気弁駆動機構３２ａ、排気弁駆動機構３４ａ、イグナイタ３６、液体噴射弁４２及び燃料噴射弁４３と接続されている。電気制御装置５０は、これらに駆動信号を送出するようになっている。
【００６４】
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の作動について説明する。電気制御装置５０のＣＰＵは、図３にフローチャートにより示した運転領域判定ルーチンを所定時間が経過する毎に繰り返し実行するようになっている。
【００６５】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ３００から処理を開始してステップ３０５に進み、現時点の負荷（この例では、アクセルペダル操作量Accp）及び現時点のエンジン回転速度ＮＥと、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥと目標トルクTqtgtとの関係を規定するテーブルMapTqtgtとに基づいて現時点の目標トルクTqtgt（＝MapTqtgt(Accp，ＮＥ)）を決定する。
【００６６】
なお、以下の説明において、Map*X(ａ,ｂ)と標記されるテーブルは、変数ａ及び変数ｂと値Ｘとの関係を規定するテーブルを意味することとする。記号「*」は必要に応じてテーブルを特定するために使用される添え字である。また、値ＸをテーブルMap*X(ａ,ｂ)に基づいて求めるとは、値Ｘを現時点の変数ａ及び現時点の変数ｂとテーブルMap*X(ａ,ｂ)とに基づいて求める（決定する）ことを意味することとする。
【００６７】
次に、ＣＰＵはステップ３１０に進み、上記決定された目標トルクTqtgtと現時点のエンジン回転速度ＮＥとステップ３１０内に図示された領域判定マップとにより、現在の運転状態が４サイクル自着火運転領域にあるか、４サイクル火花点火運転領域にあるかを判定する。なお、４サイクル自着火運転領域は、４サイクル火花点火運転領域よりも低負荷側且つ低回転側に設定されている。
【００６８】
次に、ＣＰＵはステップ３１５に進み、現在の運転状態が４サイクル自着火運転領域にあるか否かを判定する。そして、現在の運転状態が４サイクル自着火運転領域にあれば、ＣＰＵはステップ３１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０に進み、自着火運転領域フラグＸＪの値を「１」に設定する。一方、現在の運転状態が４サイクル火花点火運転領域にあれば、ＣＰＵはステップ３１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ３２５に進み、自着火運転領域フラグＸＪの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ３９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００６９】
また、ＣＰＵは、図４にフローチャートにより示した制御量及び制御時期決定ルーチンを、各気筒のクランク角が排気上死点前９０度（火花点火運転及び自着火運転における排気弁開弁時期ＥＯより遅角側であって排気弁閉弁時期ＥＣよりも進角側の所定クランク角）となる毎に各気筒毎に独立して繰り返し実行するようになっている。以下、任意の一つの気筒に着目して説明を続けると、その気筒のクランク角がその気筒の排気上死点前９０度となったとき、ＣＰＵはステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、目標トルクTqtgtをMapTqtgt(Accp，ＮＥ)に基づいて求める。次に、ＣＰＵはステップ４１０に進んで自着火運転領域フラグＸＪの値が「０」であるか否かを判定する。
【００７０】
いま、現在の運転状態が４サイクル火花点火運転領域にあるとして説明を続けると、自着火運転領域フラグＸＪの値は「０」となっている（図３のステップ３２５を参照。）。従って、ＣＰＵはステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５乃至ステップ４５０の処理を順に実行し、各種の制御量及び制御時期を以下のように決定した後、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
ステップ４１５；４サイクル火花点火運転用の排気弁開弁時期ＥＯをテーブルMapHEO(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４２０；４サイクル火花点火運転用の吸気弁開弁時期ＩＯをテーブルMapHIO(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４２５；４サイクル火花点火運転用の排気弁閉弁時期ＥＣをテーブルMapHEC(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４３０；４サイクル火花点火運転用の吸気弁閉弁時期ＩＣをテーブルMapHIC(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
【００７２】
ステップ４１５乃至ステップ４３０にて決定される吸気弁開弁時期ＩＯ、吸気弁閉弁時期ＩＣ、排気弁開弁時期ＥＯ及び排気弁閉弁時期ＥＣは、図６（Ａ）に示したように定められる。燃焼室２４に流入する空気の量は、これらの時期により調整される。
【００７３】
ステップ４３５；４サイクル火花点火運転用の燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）θinjをテーブルMapHθinj(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４４０；４サイクル火花点火運転用の燃料噴射量TAUをテーブルMapHTAU(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。燃料噴射量TAUは、目標トルクTqtgt及びエンジン回転速度ＮＥにより定まる空燃比が得られるように定められる。なお、この空燃比は、例えば、理論空燃比であって、後述する自着火運転における空燃比よりもリッチな空燃比に設定されている。
【００７４】
ステップ４４５；４サイクル火花点火運転用の点火時期θigをテーブルMapHθig(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４５０；その時点の自着火運転領域フラグＸＪの値を直前の自着火運転領域フラグＸＪoldに格納する。
【００７５】
更に、ＣＰＵは、図５にフローチャートにより示した駆動制御ルーチンを、クランク角が微少の角度だけ経過する毎に各気筒別に実行するようになっている。以下、前記任意の一つの気筒に着目して説明を続けると、ＣＰＵは所定のタイミングにてステップ５００から本ルーチンの処理を開始し、ステップ５０５に進んで現時点のクランク角が前述した図４のステップ４１５にて決定された排気弁開弁時期ＥＯと一致しているか否かを判定する。そして、現時点のクランク角が排気弁開弁時期ＥＯと一致していると、ＣＰＵはステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、排気弁３４を開弁するための駆動信号を排気弁駆動機構３４ａに出力する。これにより、排気弁３４が開弁せしめられ、膨張期間が終了し、燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始める（排気期間が開始する）。
【００７６】
以降、ＣＰＵはステップ５１５乃至ステップ５８５の処理を適宜実行する。これにより、ＣＰＵは排気弁３４を開弁させる場合と同様に各種の駆動信号を適当なタイミングにて発生し、以下に記述する各種の動作を行う。その後、ＣＰＵはステップ５９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００７７】
ステップ５１５及びステップ５２０；クランク角が図４のステップ４２０にて決定された吸気弁開弁時期ＩＯとなったとき、吸気弁３２を開弁するための駆動信号を吸気弁駆動機構３２ａに出力する。これにより、吸気弁３２が開弁せしめられ、燃焼室２４に空気が流入され始める（吸気期間が開始する）。
ステップ５２５及びステップ５３０；クランク角が図４のステップ４３５にて決定された燃料噴射時期θinjとなったとき、ステップ４４０にて決定された燃料噴射量TAUに応じた時間だけ燃料噴射弁４３を開弁し、燃料噴射量TAUの燃料を吸気通路に噴射する。
【００７８】
ステップ５３５及びステップ５４０；クランク角が図４のステップ４２５にて決定された排気弁閉弁時期ＥＣとなったとき、排気弁３４を閉弁するための駆動信号を排気弁駆動機構３４ａに出力する。これにより、排気弁３４が閉弁せしめられ、排気期間が終了する。
ステップ５４５及びステップ５５０；クランク角が図４のステップ４３０にて決定された吸気弁閉弁時期ＩＣとなったとき、吸気弁３２を閉弁するための駆動信号を吸気弁駆動機構３２ａに出力する。これにより、吸気弁３２が閉弁せしめられ、吸気期間が終了し、圧縮期間が開始する。
【００７９】
ステップ５５５乃至ステップ５６５；後述する液体噴射フラグＸLiqの値が「１」であり、且つ、クランク角が後述する図４のステップ４９０にて決定された液体噴射時期θLiqとなったとき、後述するステップ４９１にて決定された液体噴射量Liqに応じた時間だけ液体噴射弁４２を開弁し、液体噴射量Liqの液体である水を吸気通路（ポート）内に噴射する。
ステップ５７０；液体噴射フラグＸLiqの値を「０」に設定する。
ステップ５７５乃至ステップ５８５；自着火運転領域フラグＸＪの値が「０」であり、且つ、クランク角が図４のステップ４４５にて決定された点火時期θigとなったとき、イグナイタ３６に駆動信号を送出する。これにより、点火プラグ３５により火花が生成され、火花点火燃焼が開始する。
以上により、図６（Ａ）に示したような４サイクル火花点火運転が行われる。
【００８０】
次に、現在の運転状態が４サイクル火花点火運転領域から４サイクル自着火運転領域へと変化した場合について説明する。このとき、ＣＰＵが図３の運転領域判定ルーチンの処理をステップ３００から開始すると、同ＣＰＵはステップ３１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０に進み、自着火運転領域フラグＸＪの値を「１」に設定する。
【００８１】
この直後、ＣＰＵが図４のルーチンの処理をステップ４００から開始すると、同ＣＰＵはステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ４５５に進んで直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値が「０」であるか否かを判定する。この場合、直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値は「０」であるから、ＣＰＵはステップ４５５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４９０乃至ステップ４９２の処理を以下のように順に実行する。
【００８２】
ステップ４９０；液体噴射時期（吸気通路噴射用液体噴射開始時期）θLiqをテーブルMapθLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。このテーブルMapθLiq(Tqtgt，ＮＥ)によれば、液体噴射時期θLiqは、火花点火運転から自着火運転への運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において同時点までに液体噴射弁４２から噴射された液体（水）が気化したガス（水蒸気）が燃焼室２４内に存在するように、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが前記燃焼室から排出され始めた後の所定のタイミングとなるように定められる。なお、本明細書において、「運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた後」と「運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後」とは実質的に同じ意味に使用される。
【００８３】
より具体的には、液体噴射時期θLiqは、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼の終了後であって同燃焼に基づく燃焼ガスを燃焼室２４から排出する期間を終了する排気弁閉弁時期ＥＣ（後述するステップ４７０を参照。）から、同運転切換え直後の最初の自着火燃焼に対する吸気弁閉弁時期ＩＣ（後述するステップ４７５を参照。）までの期間内の時期であることが好ましい。更に好ましくは、液体噴射時期θLiqは、運転切換え直前の最後の火花点火に対する排気弁閉弁時期ＥＣから同運転切換え直後の最初の自着火燃焼に対する吸気弁開弁時期ＩＯ（後述するステップ４６５を参照。）までの期間（後述する「負のバルブオーバーラップ期間」）内の所定の時期に設定される。
【００８４】
ステップ４９１；液体噴射量LiqをテーブルMapLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４９２；液体噴射フラグＸLiqの値を「１」に設定する。
その後、ＣＰＵはステップ４６０乃至ステップ４８５の処理を以下のように順に実行し、ステップ４５０を経由してステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
ステップ４６０；４サイクル自着火運転用の排気弁開弁時期ＥＯをテーブルMapJEO(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４６５；４サイクル自着火運転用の吸気弁開弁時期ＩＯをテーブルMapJIO(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４７０；４サイクル自着火運転用の排気弁閉弁時期ＥＣをテーブルMapJEC(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４７５；４サイクル自着火運転用の吸気弁閉弁時期ＩＣをテーブルMapJIC(Tqtgt,ＮＥ)に基づいて求める。
【００８６】
ステップ４６０乃至ステップ４７５にて決定される吸気弁開弁時期ＩＯ、吸気弁閉弁時期ＩＣ、排気弁開弁時期ＥＯ及び排気弁閉弁時期ＥＣは、図６（Ｂ）に示したように定められる。燃焼室２４に流入する空気の量及び燃焼室２４に残留する燃焼ガスの量は、これらの時期により調整される。なお、排気弁閉弁時期ＥＣは吸気弁開弁時期ＩＯよりも所定クランク角だけ先に到来するように設定されている。これにより、排気終了時点から吸気開始時点まで吸気弁３２及び排気弁３４が共に閉弁している、所謂「負のバルブオーバーラップ期間」が設定される。その結果、燃焼ガスは燃焼室２４内に滞留せしめられ、その燃焼ガスが自着火燃焼に供される混合ガスに含まれるようになる。また、目標トルクTqtgt及びエンジン回転速度ＮＥ等の燃焼ガス量を決定するパラメータが変化しない場合、火花点火運転から自着火運転への運転切換え直後の（一回の）自着火燃焼に供される混合ガス中の燃焼ガス量と、その後の自着火運転時における一回の自着火燃焼に供される混合ガス中の燃焼ガス量とは、一定値（又は略一定値）に維持される。
【００８７】
ステップ４８０；４サイクル自着火運転用の燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）θinjをテーブルMapJθinj(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４８５；４サイクル自着火運転用の燃料噴射量TAUをテーブルMapJTAU(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。燃料噴射量TAUは、目標トルクTqtgt及びエンジン回転速度ＮＥにより定まる空燃比が得られるように定められる。
【００８８】
一方、ＣＰＵは図５に示したルーチンを繰り返し実行している。従って、自着火運転領域フラグＸＪの値が「１」となっていて、図４のステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定される場合は、上記ステップ４６０乃至ステップ４８５により決定された自着火運転用の制御量及び制御時期に従って各種の制御が実行され、図６（Ｂ）に示したような４サイクル自着火運転が行われる。
【００８９】
また、現時点のように、運転領域が４サイクル火花点火運転領域から４サイクル自着火運転領域へと変化した直後においては、図４のステップ４９０乃至ステップ４９２が実行されている。従って、液体噴射フラグＸLiqの値は「１」に設定されているから、ＣＰＵは図５のステップ５５５乃至ステップ５７０を実行する。この結果、クランク角が液体噴射時期θLiqとなったとき、液体噴射量Liqの液体（水）が液体噴射弁４２から吸気通路内に一度だけ噴射される。
【００９０】
なお、図４に示したルーチンの実行タイミングは、火花点火運転及び自着火運転における排気弁閉弁時期ＥＣより僅かに前であって、排気弁開弁期間中である。従って、現時点のように、運転領域が４サイクル火花点火運転領域から４サイクル自着火運転領域へと変化したとき、排気弁３４は運転切換え直前において火花点火運転に適した排気弁開弁時期ＥＯにて開弁せしめられ、その開弁している排気弁３４は運転切換え直後において自着火運転に適した排気弁閉弁時期ＥＣにて閉弁せしめられることになる。
【００９１】
以上、説明したように、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置は、火花点火運転から自着火運転に運転を切換えるとき、図７に示したように、運転切換え直前の最後の火花点火燃焼に対する排気弁閉弁時期ＥＣから同運転切換え直後の最初の自着火燃焼に対する吸気弁開弁時期ＩＯまでの期間に、吸気通路（インテークマニホールド４１及び吸気ポート３１）に液体噴射弁４２から液体（水）を噴射する。そして、その噴射された液体（水）は、運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点（その自着火に基づく燃焼に対する排気弁開弁時期ＥＯ）までに気化し、同時点において気化したガス（水蒸気）の状態にて燃焼室２４内に存在する。
【００９２】
より具体的に述べると、液体噴射弁４２から噴射された液体は、運転切換え直前の最後の火花点火燃焼終了後から運転切換え直後の最初の自着火燃焼終了までの期間において、吸気通路の壁面から熱を受けた後に燃焼室２４に流入する。つまり、噴射された液体は、吸気通路において一部又は全部が気化した後に燃焼室２４に流入するか、或いは、液体の状態のまま燃焼室２４に流入した後に燃焼室２４内で気化する。
【００９３】
従って、この液体は、運転切換え直後の最初の自着火開始時期よりも適度に前の時点（例えば、最初の自着火に基づく燃焼に対する圧縮行程開始前、即ち、その自着火に基づく燃焼に対する吸気弁閉弁時期ＩＣの前）にて気化するから、自着火燃焼に供せられる混合ガスの圧縮開始時の初期温度及び／又は圧縮途中における温度が低くなる。これにより、圧縮行程中に混合ガスの温度が早く上昇しすぎることがないので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００９４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第２実施形態は、図８に示したように、第１実施形態における液体噴射弁４２の配設位置及び液体噴射方向を変更した液体噴射弁４７を採用した点、及び、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるにあたり、液体噴射弁４７から噴射される液体の液体噴射時期θLiqを、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気が燃焼室２４に流入され始める前までの期間に設定した点のみにおいて同第１実施形態と相違している。従って、以下、この相違点を中心として図８を参照しながら説明する。
【００９５】
液体噴射弁４７は、シリンダブロック部２０とシリンダヘッド部３０との間に配置されている。液体噴射弁４７の噴射口は燃焼室２４の上部に露呈している。液体噴射弁４７は、第１実施形態の液体噴射弁４２と同様、ポンプ４５によって液体タンク４６の液体（この場合、水）が供給されている。そして、液体噴射弁４７は、駆動信号により開弁せしめられたとき、ピストン２２の頂面と略平行な方向に液体を噴射するように配設されている。
【００９６】
また、第２実施形態の電気制御装置５０は、液体噴射弁４７と接続されている。電気制御装置５０のＣＰＵは、図３乃至図５に示したフローチャートを第１実施形態と同様に実行するようになっている。ただし、図４のステップ４９０にて使用されるテーブルMapθLiqは、第１実施形態のテーブルMapθLiqと相違するように変更されている。
【００９７】
この変更されたテーブルMapθLiqによれば、液体噴射時期θLiqは、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた時点（より具体的には、最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスの排出を開始する排気弁開弁時期ＥＯ）から、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気が燃焼室２４に流入され始める時点（より具体的には、その最初の自着火に基づく燃焼に対する吸気弁開弁時期ＩＯ）までの期間内となるように設定される。
【００９８】
従って、第２実施形態によれば、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた後であって未だに運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される空気（新気）が燃焼室２４に流入させられていないとき、即ち、燃焼室２４内に燃焼ガスのみが存在してそのガス温度が極めて高いとき、その燃焼室２４内（燃焼ガス中）に液体が直接噴射される。従って、液体の量を多くしても同液体は十分に気化するので、燃焼ガス温度を十分に低下させることができる。これにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【００９９】
なお、上記液体噴射時期θLiqは「負のバルブオーバーラップ期間」内に設定されることが好ましい。これは、燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた直後（排気弁開弁時期ＥＯ直後）に液体が噴射されると、その時点では冷却すべき燃焼ガス量が燃焼室２４内に多く存在していて、且つ、液体により冷却した燃焼ガスの多くが燃焼室２４から排出されてしまうことになるので、最初の自着火燃焼に供される混合ガスの温度を十分に下げようとすると、多量の液体を噴射しなければならないからである。換言すると、負のバルブオーバーラップ期間に液体を噴射することにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスを効率的に（液体の無駄なく）冷却することができる。
【０１００】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第３実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、液体噴射弁４７から液体を二回噴射する点のみにおいて第２実施形態と相違している。
【０１０１】
この二回の液体噴射のうち、最初（一回目）の噴射時期は、上記第２実施形態と同一である。即ち、最初の液体噴射時期は、「運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めてから同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気が燃焼室２４に流入され始める前までの期間」内に設定される。また、二回の液体噴射のうち最後（二回目）の噴射時期は、「運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室２４において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間」内に設定される。以下、かかる第２実施形態との相違点を中心として、図９及び図１０を参照しながら説明する。
【０１０２】
第３実施形態のＣＰＵは、図９に示したルーチンを図４に示したルーチンと同様のタイミングにてステップ９００から実行するようになっている。この図９に示したルーチンは、図４のルーチンのステップ４９０及びステップ４９１をステップ９１０及びステップ９２０にそれぞれ置換した点のみにおいて、図４のルーチンと相違している。なお、図９において図４に示したステップと同一のステップには同一の符号が付されている。従って、以下においては、これらのステップについての詳細な説明を省略する。
【０１０３】
いま、図９のルーチンが前回実行されてから今回実行されるまでの期間に、内燃機関１０の運転領域が火花点火運転領域から自着火運転領域に変化したと仮定する。この場合、自着火運転領域フラグＸＪの値は「１」、直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値は「０」となっている。従って、ＣＰＵは図９のステップ９００及びステップ４０５に続くステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定するとともに、ステップ４５５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９１０、ステップ９２０及びステップ４９２の処理を以下のように実行する。
【０１０４】
ステップ９１０；第１液体噴射時期（第１回目の液体噴射開始時期）θLiq1をテーブルMapθLiq1(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求め、第２液体噴射時期（第２回目の液体噴射開始時期）θLiq2をテーブルMapθLiq2(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
【０１０５】
第１液体噴射時期θLiq1は、第２実施形態の液体噴射時期θLiqと同様な時期となるようにテーブルMapθLiq1(Tqtgt，ＮＥ)に基いて求められる。即ち、テーブルMapθLiq1によれば、第１液体噴射時期θLiq1は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた時点（より具体的には、最後の火花点火に基づく燃焼により生成された燃焼ガスの排出を開始する排気弁開弁時期ＥＯ）から、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気が燃焼室２４に流入され始める時点（より具体的には、その最初の自着火に基づく燃焼に対する吸気弁開弁時期ＩＯ）までの期間（以下、「排気開始後期間」と称呼する。）内となるように設定される。
【０１０６】
第２液体噴射時期θLiq2は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転への運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室２４において混合ガスが圧縮され始めた時点（より具体的には、その最初の自着火燃焼のための吸気弁閉弁時期ＩＣ）から同混合ガスの自着火が終了する時点（より具体的には、その最初の自着火燃焼に対する排気弁開弁時期ＥＯ）までの期間（以下、「圧縮開始後期間」と称呼する。）内となるように設定される。なお、より好ましくは、圧縮開始後期間は、最初の自着火燃焼のための吸気弁閉弁時期ＩＣから、同最初の自着火燃焼（自着火）が開始する時点、又は、その自着火燃焼により発生する熱の量が上昇している期間が終了する時点（例えば、排気上死点後の所定クランク角）までと定義される。第２液体噴射時期θLiq2は、係る圧縮開始後期間内の所定タイミングであることが好適である。
【０１０７】
この場合、第２液体噴射時期θLiq2にて噴射した液体が主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するように定められることが好ましい。また、第２液体噴射時期θLiq2にて噴射した液体が主として最初の自着火燃焼により発生する熱の量が上昇している期間内に気化するように、第２液体噴射時期θLiq2が定められることが更に好ましい。
【０１０８】
ステップ９２０；第１液体噴射量Liq1をテーブルMapLiq1(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求めるとともに、第２液体噴射量Liq2をテーブルMapLiq2(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ４９２；液体噴射フラグＸLiqの値を「１」に設定する。
その後、ＣＰＵはステップ４６０乃至ステップ４８５の処理を順に実行し、ステップ４５０を経由してステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１０９】
一方、ＣＰＵは図１０に示したルーチンを、図５に示したルーチンと同様に、クランク角が微少の角度だけ経過する毎に各気筒別に実行するようになっている。この図１０に示したルーチンは、図５のルーチンのステップ５６０乃至ステップ５７０を、ステップ１００５乃至ステップ１０２５に置換した点のみにおいて、図５のルーチンと相違している。なお、図１０において図５に示したステップと同一のステップには同一の符号が付されている。従って、以下においては、これらのステップについての詳細な説明を省略する。
【０１１０】
この図１０に示したルーチンによれば、運転領域が火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に変化し、図９のステップ４９２にて液体噴射フラグＸLiqの値が「１」に設定されると、ＣＰＵはステップ５５５にて「Ｙｅｓ」と判定するようになり、ステップ１００５乃至ステップ１０２５の処理を以下のように実行することによって液体噴射を行う。
【０１１１】
ステップ１００５及びステップ１０１０；クランク角が図９のステップ９１０にて決定された第１液体噴射時期θLiq1となったとき、ステップ９２０にて決定された第１液体噴射量Liq1に応じた時間だけ液体噴射弁４７を開弁し、第１液体噴射量Liq1の液体である水を吸気通路内に噴射する。
ステップ１０１５及びステップ１０２０；クランク角が図９のステップ９１０にて決定された第２液体噴射時期θLiq2となったとき、ステップ９２０にて決定された第２液体噴射量Liq2に応じた時間だけ液体噴射弁４７を開弁し、第２液体噴射量Liq2の液体である水を吸気通路内に噴射する。
ステップ１０２５；液体噴射フラグＸLiqの値を「０」に設定する。
【０１１２】
この第３実施形態によれば、第１液体噴射時期θLiq1にて噴射される第１液体噴射量Liq1を第２実施形態の液体噴射量Liqよりも若干少なくして燃焼ガス温度を若干だけ低下せしめておくことができる。これにより、混合ガスを圧縮行程にて圧縮しても過早着火が発生しない範囲で十分に高温化することができるので、失火が発生する可能性を極めて小さくすることができる。
【０１１３】
また、第１液体噴射量Liq1を若干少なくすることにより、定常的に自着火運転が行われている場合に比較して着火時期が僅かに早期になったとしても、液体は第２液体噴射時期θLiq2となったときに第２液体噴射量Liq2だけ噴射される。
【０１１４】
そして、第２液体噴射時期θLiq2にて噴射された液体は、主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するので、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、第１液体噴射量Liq1を若干少なくしても、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。即ち、第３実施形態は、燃焼騒音が過大になることを防止しつつ、混合ガスを確実に自着火させることができる。
【０１１５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第４実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、内燃機関１０の回転速度ＮＥに応じたタイミングにて燃焼室２４に液体を噴射する。
【０１１６】
即ち、第４実施形態は、（ｉ）内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度より大きい高回転速度である場合には、「排気開始後期間」に、液体を液体噴射弁４７から噴射し、（ii）内燃機関１０の回転速度ＮＥが前記閾値転速度より小さい低回転速度である場合には、「圧縮開始後期間」に液体を液体噴射弁４７から噴射する点において、第２実施形態と相違している。従って、以下、この相違点を中心として図１１を参照しながら説明する。
【０１１７】
第４実施形態のＣＰＵは、図３、図４に代わる図１１及び図５に示したルーチンを、第１及び第２実施形態のＣＰＵと同様のタイミングにて実行するようになっている。図１１に示したルーチンは、図４のルーチンのステップ４９０乃至ステップ４９２をステップ１１０５乃至ステップ１１３０に置換した点のみにおいて、図４のルーチンと相違している。なお、図１１において図４に示したステップと同一のステップには同一の符号が付されている。従って、以下においては、これらのステップについての詳細な説明を省略する。
【０１１８】
いま、図１１のルーチンが前回実行されてから今回実行されるまでの期間に、内燃機関１０の運転領域が火花点火運転領域から自着火運転領域に変化したと仮定する。この場合、自着火運転領域フラグＸＪの値は「１」、直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値は「０」となっている。従って、ＣＰＵは図１１のステップ１１００及びステップ４０５に続くステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定するとともにステップ４５５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１１０５に進んで現時点のエンジン回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度である第１回転速度（第１の所定値）ＮＥth１以上であるか否かを判定する。
【０１１９】
そして、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１以上である高回転速度のとき、ＣＰＵはステップ１１０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１１１０及びステップ１１１５の処理を以下のように行う。そして、ＣＰＵはステップ１１３０に進んで液体噴射フラグＸLiqの値を「１」に設定し、ステップ４６０以降に進む。
【０１２０】
ステップ１１１０；液体噴射時期（液体噴射開始時期）θLiqを高速用テーブルMapθHispdLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１１１５；液体噴射量Liqを高速用テーブルMapHispdLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
【０１２１】
上記ステップ１１１０にて求められる液体噴射時期θLiqは、第２実施形態の液体噴射時期θLiq及び第３実施形態の第１液体噴射時期θLiq1と同様な「排気開始後期間」内の時期となるように設定される。
【０１２２】
一方、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１より小さい低回転速度のとき、ＣＰＵはステップ１１０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１２０及びステップ１１２５の処理を以下のように行った後、ステップ１１３０に進む。
【０１２３】
ステップ１１２０；液体噴射時期（液体噴射開始時期）θLiqを低速用テーブルMapθLospdLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１１２５；液体噴射量Liqを低速用テーブルMapLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
上記ステップ１１２０にて求められる液体噴射時期θLiqは、第３実施形態の第２液体噴射時期θLiq2と同様な「圧縮開始後期間」内の時期となる。この液体噴射時期θLiqは、液体噴射時期θLiqにて噴射した液体が主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するように定められることが好ましい。また、液体噴射時期θLiqにて噴射した液体が主として最初の自着火燃焼により発生する熱の量が上昇している期間内に気化するように、液体噴射時期θLiqが定められることがより一層好ましい。
【０１２４】
このように、エンジン回転速度ＮＥが高回転速度であるか低回転速度であるかに応じて異なる液体噴射時期θLiqが定められ、ＣＰＵが図５のルーチンのステップ５５５乃至ステップ５７０を実行することにより、定められた液体噴射時期θLiqにて液体が燃焼室２４に直接噴射される。
【０１２５】
この第４実施形態によれば、内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度ＮＥth１より大きい高回転速度である場合、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼ガスが燃焼室２４から排出され始めた後であって未だに運転切換え直後の最初の自着火燃焼に供される空気（新気）が燃焼室２４に流入させられていないとき、即ち、燃焼室２４内に燃焼ガスのみが存在してそのガス温度が極めて高いとき、その燃焼室２４内（燃焼ガス中）に液体が直接噴射される。
【０１２６】
従って、噴射する液体の量を多くしても同液体は十分に気化するので、燃焼ガス温度を十分に低下させることができる。これにより、最初の自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、過早着火が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１２７】
一方、内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度ＮＥth１より小さい低回転速度である場合、液体は運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室２４において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間に燃焼室２４に直接噴射される。そして、その液体は主として運転切換え直後の最初の自着火燃焼中において気化するので、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１２８】
更に、一般に、低回転時において、混合ガスの温度は高くなり難い。従って、高回転時のように、液体が、排気開始後期間内に噴射されてしまうと、圧縮初期の混合ガス温度が低下しすぎ、圧縮によっても混合ガス温度が十分に上昇せず、その結果、着火時期が大幅に遅れるか、或いは、失火する可能性が生じる。
【０１２９】
一方、圧縮開始後期間（特に、自着火開始直前）に燃焼室２４に液体が噴射されたとしても、その液体は直ちに燃焼室２４全体に行き渡ることはない。従って、液体噴射直後において、噴射された液体から温度上の影響を殆ど受けない混合ガスが燃焼室２４内に存在し、その温度上の影響を殆ど受けない混合ガスは液体噴射がなされなかった場合の混合ガスの着火開始時点とほぼ同様な時点にて着火する。以上の結果、第４実施形態に係る内燃機関の制御装置は、低回転時において、運転切換え直後の着火開始時期が大幅に遅角することがないので失火が発生せず、且つ、運転切換え直後の自着火燃焼が緩慢となるので過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。
【０１３０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第５実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、内燃機関１０の回転速度ＮＥに応じたタイミングにて燃焼室２４に液体を噴射する。より具体的には、第５実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、以下のように液体を液体噴射弁４７から噴射する。
【０１３１】
第５実施形態は、
（ｉ）内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の第１回転速度ＮＥth１より小さい低回転速度である場合、「圧縮開始後期間」に液体を噴射し、
（ii）内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の第１回転速度ＮＥth１より大きい第２回転速度ＮＥth２より大きい高回転速度である場合、「排気開始後期間」に液体を噴射し、
（iii）内燃機関の回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１と第２回転速度ＮＥth２との間の中回転速度である場合、「排気開始後期間」に液体を噴射し、且つ、「圧縮開始後期間」にも液体を噴射する。
【０１３２】
第５実施形態は、液体噴射時期が上記第２実施形態の液体噴射時期と相違するが、その他の点は同第２実施形態と同一である。従って、以下、この相違点を中心として図１２及び図１３を参照しながら説明する。
【０１３３】
第５実施形態のＣＰＵは、図３のルーチン、図４のステップ４９０乃至ステップ４９２を図１２のステップ１２０５乃至ステップ１２７０に置換したルーチン、及び、図５のステップ５５５乃至ステップ５７０を図１３のステップ１３０５乃至ステップ１３７０に置換したルーチンを、第１及び第２実施形態のＣＰＵと同様のタイミングにて実行するようになっている。
【０１３４】
いま、図４及び図１２により示されたルーチンが前回実行されてから今回実行されるまでの期間に、内燃機関１０の運転領域が火花点火運転領域から自着火運転領域に変化したと仮定する。この場合、自着火運転領域フラグＸＪの値は「１」、直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値は「０」となっている。
【０１３５】
従って、ＣＰＵは図４のステップ４００及びステップ４０５に続くステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定するとともに図１２のステップ４５５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２０５に進んで現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度（低側閾値回転速度）ＮＥth１より小さいか否かを判定する。そして、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１より小さい低回転速度のとき、ＣＰＵはステップ１２０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２１０乃至ステップ１２２０の処理を以下のように行った後、図４のステップ４６０以降に進む。
【０１３６】
ステップ１２１０；低速用液体噴射時期（低速用液体噴射開始時期）θLoLiqをテーブルMapθLoLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この低速用液体噴射時期θLoLiqは、図９のステップ９１０にて求められる第２液体噴射時期θLiq2と同様な「圧縮開始後期間」内の時期に設定される。
ステップ１２１５；低速用液体噴射量LoLiqをテーブルMapLoLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１２２０；低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値を「１」に設定する。
【０１３７】
一方、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１以上であると、ＣＰＵはステップ１２０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２３０に進み、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥth１と同第１回転速度ＮＥth１より大きい第２回転速度（高側閾値回転速度）ＮＥth２との間の中回転速度であるか否かを判定する。そして、現時点のエンジン回転速度ＮＥが中回転速度のとき、ＣＰＵはステップ１２３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２３５乃至ステップ１２５５の処理を以下のように行い、図４のステップ４６０以降へ進む。
【０１３８】
ステップ１２３５；中速用第１液体噴射時期（中速用第１液体噴射開始時期）θM1LiqをテーブルMapθM1Liq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この中速用第１液体噴射時期θM1Liqは、図９のステップ９１０にて求められる第１液体噴射時期θLiq1と同様な「排気開始後期間」内の時期となるように求められる。
ステップ１２４０；中速用第１液体噴射量M1LiqをテーブルMapM1Liq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
【０１３９】
ステップ１２４５；中速用第２液体噴射時期（中速用第２液体噴射開始時期）θM2LiqをテーブルMapθM2Liq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この中速用第２液体噴射時期θM2Liqは、図９のステップ９１０にて求められる第２液体噴射時期θLiq2と同様な「圧縮開始後期間」内の時期となるように求められる。
ステップ１２５０；中速用第２液体噴射量M2LiqをテーブルMapM2Liq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１２５５；中速用液体噴射フラグＸMiLiqの値を「１」に設定する。
【０１４０】
他方、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第２回転速度ＮＥth２以上の高回転速度であると、ＣＰＵはステップ１２０５及びステップ１２３０の両ステップにて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２６０乃至ステップ１２７０の処理を以下のように行った後、図４のステップ４６０以降へ進む。
【０１４１】
ステップ１２６０；高速用液体噴射時期（高速用液体噴射開始時期）θHiLiqをテーブルMapθHiLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この高速用液体噴射時期θHiLiqは、図９のステップ９１０にて求められる第１液体噴射時期θLiq1と同様な「排気開始後期間」内の時期となるように求められる。
ステップ１２６５；高速用液体噴射量HiLiqをテーブルMapHiLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１２７０；高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値を「１」に設定する。
【０１４２】
以上のようにして、低速用液体噴射時期θLoLiq、低速用液体噴射量LoLiq、中速用第１液体噴射時期θM1Liq、中速用第１液体噴射量M1Liq、中速用第２液体噴射時期θM2Liq、中速用第２液体噴射量M2Liq、高速用液体噴射時期θHiLiq及び高速用液体噴射量HiLiqが現時点のエンジン回転速度ＮＥに応じて定められる。
【０１４３】
一方、ＣＰＵは図５及び図１３に示したルーチンを、図５に示したルーチンと同様に繰り返し実行するようになっている。従って、ＣＰＵは図１３のステップ１３０５乃至ステップ１３７０のうちの適当なステップを以下のように実行する。
【０１４４】
ステップ１３０５乃至ステップ１３２０；ＣＰＵは、低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値が「１」に設定されていれば、クランク角が低速用液体噴射時期θLoLiqとなったとき、低速用液体噴射量LoLiqの液体を噴射し、低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値を「０」に設定する。
【０１４５】
ステップ１３２５乃至ステップ１３５０；ＣＰＵは、中速用液体噴射フラグＸMiLiqの値が「１」に設定されていれば、クランク角が中速用第１液体噴射時期θM1Liq及び中速用第２液体噴射時期θM2Liqとなったとき、それぞれ中速用第１液体噴射量M1Liq及び中速用第２液体噴射量M2Liqの液体を噴射するとともに、中速用第２液体噴射時期θM2Liqが経過した後に中速用液体噴射フラグＸMiLiqの値を「０」に設定する。
【０１４６】
ステップ１３５５乃至ステップ１３７０；ＣＰＵは、高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値が「１」に設定されていれば、クランク角が高速用液体噴射時期θHiLiqとなったとき、高速用液体噴射量HiLiqの液体を噴射し、高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値を「０」に設定する。
【０１４７】
この第５実施形態は、第４実施形態と同様に、低回転時は「圧縮開始後期間」内に液体を噴射し、高回転時は「排気開始後期間」内に燃焼室２４に液体を噴射する。従って、第５実施形態は第４実施形態と同様の利点を備える。更に、第５実施形態は、中回転時において、「圧縮開始後期間」内において最初の（第１回目の）液体噴射を行い、「排気開始後期間」内に最後の（第２回目の）液体噴射を行う。
【０１４８】
この最初の液体噴射により噴射された液体は、高い温度の燃焼ガスにより確実に気化する。また、その液体の量を若干少なくして燃焼ガス温度を若干だけ低下せしめ、圧縮により混合ガスを過度に高温とならない範囲で十分に高温化して混合ガスを確実に自着火させるとともに、最後の液体噴射により噴射された液体により、最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にある混合ガスの着火を更に遅らせることにより、過大な燃焼騒音を発生させなくすることができる。即ち、第５実施形態は、失火の回避と過大な燃焼騒音の回避とを確実に両立することができる。
【０１４９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第６実施形態は、図１４に示したように、第１実施形態の液体噴射弁（ポート液体噴射弁）４２に加えて第２実施形態の液体噴射弁（筒内液体噴射弁）４７を備える。液体噴射弁４２及び液体噴射弁４７は、いずれもが液体供給管４８を介してポンプ４５に接続されている。ポンプ４５は水を収容した液体タンク４６に接続されている。
【０１５０】
更に、第６実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、（ｉ）内燃機関１０の回転速度ＮＥが閾値回転速度ＮＥth３より小さい低回転速度であれば、所定の第１タイミングにて液体噴射弁４７から燃焼室２４内に直接液体を噴射し、（ii）内燃機関１０の回転速度ＮＥが閾値回転速度ＮＥth３より大きい高回転速度であれば、所定の第２タイミングにて液体噴射弁４２から吸気通路内に液体を噴射する。以下、上述した各実施形態との作動上の相違点を中心として説明する。
【０１５１】
第６実施形態のＣＰＵは、図３のルーチン、図４のステップ４９０乃至ステップ４９２を図１５のステップ１５０５乃至ステップ１５３５に置換したルーチン及び図５のステップ５５５乃至ステップ５７０を図１６のステップ１６０５乃至ステップ１６４０に置換したルーチンを、第１及び第２実施形態のＣＰＵと同様のタイミングにて実行するようになっている。
【０１５２】
いま、図４及び図１５により示されたルーチンが前回実行されてから今回実行されるまでの期間に、内燃機関１０の運転領域が火花点火運転領域から自着火運転領域に変化したと仮定する。この場合、自着火運転領域フラグＸＪの値は「１」、直前の自着火運転領域フラグＸＪoldの値は「０」となっている。
【０１５３】
従って、ＣＰＵは図４のステップ４００及びステップ４０５に続くステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定するとともに図１５のステップ４５５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１５０５に進んで現時点のエンジン回転速度ＮＥが第３回転速度（閾値回転速度）ＮＥth３より小さいか否かを判定する。そして、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第３回転速度ＮＥth３より小さい低回転速度のとき、ＣＰＵはステップ１５０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１５１０乃至ステップ１５２０の処理を以下のように行い、図４のステップ４６０以降に進む。
【０１５４】
ステップ１５１０；低速用液体噴射時期（低速用液体噴射開始時期）θLoLiqをテーブルMapθLoLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この低速用液体噴射時期θLoLiqは、図９のステップ９１０にて求められる第２液体噴射時期θLiq2と同様な「圧縮開始後期間」内の時期に設定される。
ステップ１５１５；低速用液体噴射量LoLiqをテーブルMapLoLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１５２０；低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値を「１」に設定する。
【０１５５】
一方、現時点のエンジン回転速度ＮＥが第３回転速度ＮＥth３以上であると、ＣＰＵはステップ１５０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５２５乃至ステップ１５３５の処理を以下のように行い、図４のステップ４６０以降へ進む。
【０１５６】
ステップ１５２５；高速用液体噴射時期（高速用液体噴射開始時期）θHiLiqをテーブルMapθHiLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。この高速用液体噴射時期θHiLiqは、図４のステップ４９０にて求められる液体噴射開始時期（吸気通路噴射用液体噴射時期）θLiqと同様な時期（好ましくは、負のバルブオーバーラップ期間内の時期）に設定される。
ステップ１５３０；高速用液体噴射量HiLiqをテーブルMapHiLiq(Tqtgt，ＮＥ)に基づいて求める。
ステップ１５３５；高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値を「１」に設定する。
【０１５７】
一方、ＣＰＵは図５及び図１６に示したルーチンを、図５に示したルーチンと同様に繰り返し実行するようになっている。従って、ＣＰＵは図１６のステップ１６０５乃至ステップ１６４０のうちの適当なステップを以下のように実行する。
【０１５８】
ステップ１６０５乃至ステップ１６２０；ＣＰＵは、低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値が「１」に設定されていれば、クランク角が低速用液体噴射時期θLoLiqとなったとき、液体噴射弁４７に第１駆動信号を送出することにより低速用液体噴射量LoLiqの液体を液体噴射弁４７から燃焼室２４に直接噴射し、低速用液体噴射フラグＸLoLiqの値を「０」に設定する。
【０１５９】
ステップ１６２５乃至ステップ１６４０；ＣＰＵは、高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値が「１」に設定されていれば、クランク角が高速用液体噴射時期θHiLiqとなったとき、液体噴射弁４２に第２駆動信号を送出することにより高速用液体噴射量HiLiqの液体を液体噴射弁４２から吸気通路に噴射し、高速用液体噴射フラグＸHiLiqの値を「０」に設定する。
【０１６０】
なお、低速用液体噴射時期θLoLiq及び高速用液体噴射時期θHiLiqは、運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点より前のタイミングであって、且つ、各液体噴射手段から噴射された液体が、その最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点において気化した状態で燃焼室２４内に存在するようなタイミングに設定される。
【０１６１】
この第６実施形態によれば、内燃機関１０の回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度ＮＥth３より小さい低回転速度である場合、液体は筒内液体噴射手段を構成する液体噴射弁４７から燃焼室２４内に所定の第１タイミング（低速用液体噴射時期θLoLiq）にて直接噴射される。そして、その噴射された液体は、運転切換え直前の火花点火運転における最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後から同運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が終了する時点までにおいて燃焼室２４内で気化する。
【０１６２】
従って、この液体の気化が自着火開始時期よりも適度に前の時点にて生じれば、自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度が低くなるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避され、その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１６３】
一方、特に、第１タイミング（低速用液体噴射時期θLoLiq）が、運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室２４において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了する前の所定のタイミングであるとき、液体の気化が自着火開始時期の直前の時点にて生じれば、混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、自着火が高温の混合ガスから低温の混合ガスへと順次進行することになるから、自着火燃焼が緩慢となる。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１６４】
更に、液体の気化が燃焼室２４において自着火燃焼中（特に、自着火燃焼による熱の量が上昇している期間）に生じれば、その時点以降における混合ガスの空間的な温度不均一性が液体噴射を行わない場合よりも大きくなって、その後に遅れて自着火する位置にある混合ガスの自着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１６５】
このように、低回転時は、液体が燃焼室２４に直接噴射されるので、その液体が吸気通路壁面に付着することがなく、しかも、燃焼室２４内で効率良く気化せしめられて燃焼騒音の抑制に利用されるので、液体の使用量を低減することができる。
【０１６６】
これに対し、内燃機関の回転速度ＮＥが所定の閾値回転速度ＮＥth３より大きい高回転速度である場合、液体は吸気通路液体噴射手段を構成する液体噴射弁４２から、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼が終了した後であって同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼に供される混合ガスに含まれる空気の燃焼室２４への流入が終了する前の所定の第２タイミング（高速用液体噴射時期θHiLiq）にて吸気通路内に噴射される。そして、その噴射された液体は、吸気通路の壁面から熱を受けた後に燃焼室内に流入する。
【０１６７】
従って、運転切換え直前の最後の火花点火に基づく燃焼の終了時点から運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼開始までの時間が短い高回転時においても、噴射された液体に熱を加える時間を長くとることができるので、同液体を十分に気化させることができる。従って、高回転時において、自着火燃焼に供せられる混合ガスの温度を低くすることができるので、着火時期が早くなりすぎること（過早着火）が回避される。その結果、筒内圧力上昇率が過大とならず、燃焼騒音が過大とならない。
【０１６８】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第７実施形態は、第２実施形態と同様に液体噴射弁４７から燃焼室２４に液体を直接噴射するものである。また、第７実施形態は、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転に運転を切り換えるとき、同運転切換え直後の最初の自着火に基づく燃焼をもたらすために燃焼室２４において混合ガスが圧縮され始めてから同混合ガスの自着火が終了するまでの期間内の所定の時期に液体を噴射する点のみにおいて第２実施形態と相違している。より好ましくは、第７実施形態は、運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに先に液体噴射弁４７から噴射されていた液体が丁度気化するように、その液体噴射時期を定めている。従って、以下、第２実施形態との相違点を中心として説明する。
【０１６９】
第７実施形態のＣＰＵは、図３乃至図５に示したフローチャートを第１及び第２実施形態と同様に実行するようになっている。ただし、図４のステップ４９０で使用されるテーブルMapθLiqは、第１及び第２実施形態のテーブルMapθLiqと相違するように変更されている。
【０１７０】
この変更されたテーブルMapθLiqによれば、液体噴射時期θLiqは、図９のステップ９１０にて求められる第２液体噴射時期θLiq2と同様な圧縮行程中であって最初の自着火が発生する直前である圧縮行程後半の時期、即ち、「圧縮開始後期間」内の時期に設定され、且つ、火花点火運転から予混合圧縮自着火運転への運転切換え直後の予混合圧縮自着火運転の最初の自着火に基づく燃焼が開始した後であって同燃焼により発生する熱量が上昇しているときに、噴射されていた液体が丁度気化するように設定される。
【０１７１】
これによれば、混合ガスの燃焼により発生する熱の量（単位時間又は単位クランク角あたりの熱量）が上昇している期間（即ち、燃焼中）において液体噴射弁４７から噴射された液体が気化し、その気化（気化熱）により混合ガスが冷却される。このように、噴射された液体が自着火燃焼に伴って発生する熱の量が上昇している期間に気化すると、混合ガスの空間的温度不均一性が大きくなり、液体噴射がない場合であっても自然に生じる混合ガスの空間的温度不均一性によって最も早く着火する位置の混合ガスよりも遅れて着火する位置にあった未着火の混合ガスの着火が更に遅れる（自着火が一層緩慢に順次発生するようになる。）。この結果、液体が気化を開始した時点以降において、着火が緩慢に発生し、燃焼が緩慢に進行するので、筒内圧力上昇率が過大にならず、過大な燃焼騒音が発生しない。また、液体は、上述した運転切換え時においてのみ噴射されるので、無駄に使用されない。
【０１７２】
更に、第７実施形態のように、圧縮行程中（特に、自着火開始直前）に燃焼室内に液体が噴射されたとしても、その液体は直ちに燃焼室全体に行き渡ることはない。従って、液体噴射直後において、噴射された液体から温度上の影響を殆ど受けない混合ガスが燃焼室２４内に存在し、その温度上の影響を殆ど受けない混合ガスは液体噴射がなされなかった場合の混合ガスの着火開始時点とほぼ同様な時点にて着火する。その結果、第７実施形態においては、運転切換え直後の着火開始時期が大幅に遅角することがない。
【０１７３】
図１７は、燃焼室２４において、火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えた直後における最初の自着火燃焼によって発生する熱の量（単位時間あたりの熱量、発生熱量）をクランク角度に対して示したグラフである。一点鎖線Ｃ１は、第７実施形態のように水を噴射せず且つ着火時期を遅角しない場合の発生熱量を示している。実線Ｃ２は、第７実施形態による場合（水を噴射し且つ着火時期を遅角しない場合）の発生熱量を示している。破線Ｃ３は、水を噴射せず且つ吸気温度を調節することにより着火時期を遅角させた場合の発生熱量を示している。
【０１７４】
この曲線Ｃ１と曲線Ｃ２との比較から明らかなように、第７実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、水の気化熱により着火時期が分散し、発生熱量の急激な上昇が抑制される（燃焼が緩慢になる）。従って、燃焼騒音が過大とならない。
【０１７５】
図１８は、燃焼騒音と着火時期の関係を示したグラフである。四角のプロットは、第７実施形態による場合（水を噴射した場合）の燃焼騒音と着火時期との関係を示し、三角のプロットは水を噴射せず且つ吸気温度を調節することにより着火時期を遅角させた場合の燃焼騒音と着火時期との関係を示している。
【０１７６】
図１７の曲線Ｃ１乃至曲線Ｃ３の比較から明らかなように、着火時期を遅角した場合にも発生熱量は小さくなって燃焼が緩慢になるので、燃焼騒音は小さくなる。しかしながら、図１８の三角のプロットにより示したように、着火時期を遅角させることにより燃焼騒音を十分に小さくしようとすると、着火時期を失火領域近傍にまで大幅に遅角しなければならない。一方、実際の機関運転中においては、着火時期を一定時期に精密に制御することは困難である。この結果、着火時期の遅角により燃焼騒音を十分小さくしようとすると、自着火しない（失火する）場合が発生する。
【０１７７】
これに対し、第７実施形態によれば、図１８の四角のプロットにより示したように、燃焼騒音を十分に小さくした状態であっても、着火時期と失火領域とのマージンが大きいから、失火する可能性は極めて低くなる。以上から、第７実施形態の内燃機関の制御装置は、運転切換え時において安定した自着火を維持し、且つ、そのときの燃焼騒音を十分に低減することができる装置となっていることが理解される。
【０１７８】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態は、火花点火運転から自着火運転へと運転を切り換えるときに液体を噴射し、その噴射した液体（水）の気化熱により、過早着火を回避し、或いは、燃焼を緩慢化する。その結果、運転切換え時の燃焼騒音が過大にならないようにすることができる。
【０１７９】
なお、液体は噴射された後に直ちに気化を開始するわけではなく、液体の種類や液体の粒径、或いは、液体に与えられる熱量を決定する燃焼室２４やインテークマニホールド４１及び吸気ポート３１の温度等によって定まる所定の時間後に気化を開始する。従って、上記各実施形態の液体噴射時期（液体噴射弁４２，４７への駆動信号を発生する時期）は、水が噴射されてから気化するまでに必要な時間を考慮して定められる。更に、液体を気化させるべきタイミングは、内燃機関の負荷や回転速度等の機関運転状態に応じて変化するので、液体噴射時期は機関運転状態にも応じて変更されることが好適である。
【０１８０】
更に、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において以下に述べる種々の変形例を採用することができる。
（１）液体噴射弁４２，４７から噴射する液体として、水に代え、メタノール等のアルコール、アルコールと水との混合液、ガソリン、ガソリンを改質した改質燃料等を使用してもよい。
（２）燃料噴射弁４３は、燃焼室２４に直接燃料を噴射するように配置構成されていてもよい。
【０１８１】
（３）上記実施形態は他の運転領域において４サイクル自着火運転を行う内燃機関に適用されていたが、２サイクル自着火運転を行う内燃機関にも適用され得る。２サイクル自着火運転を行う内燃機関とは、クランク角度が３６０度経過する毎に、膨張行程、排気行程、掃気行程、吸気（過給機による給気）行程及び圧縮行程を繰り返す内燃機関のことをいう。
（４）上記実施形態は４サイクル火花点火運転を行う内燃機関に適用されていたが、２サイクル火花点火運転を行う内燃機関にも適用され得る。
（５）液体噴射弁４７は、燃焼室２４の上部からピストン２２の頂面に向けて液体を噴射
するように配置・構成されていてもよい。
【０１８２】
（６）一つの燃焼室２４に対して複数の液体噴射弁４７を設けてもよい。その場合、液体噴射弁４７を対向配置すれば、液体が壁面に付着する量を低減でき、未燃の炭化水素の量をより減少することができる。また、複数の液体噴射弁４７から、異なる種類の液体を噴射してもよい。
（７）自着火燃焼による運転中において、点火プラグ３５による火花点火を補助的に実行してもよい。
（８）吸気弁駆動機構３２ａ及び排気弁駆動機構３４ａに代えて、所謂、可変動弁機構を用いて吸気弁３２及び排気弁３４のバルブタイミングを変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される４サイクル内燃機関の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の電気ブロック図である。
【図３】図２に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図４】図２に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図５】図２に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置により達成される火花点火運転における吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示した図であり、図６（Ｂ）は、同制御装置により達成される予混合圧縮自着火運転における吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示した図である。
【図７】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置により達成される火花点火運転から予混合圧縮自着火運転へと運転を切り換える際の、吸気弁の開閉時期、排気弁の開閉時期及び液体（水）噴射時期を示したタイムチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される４サイクル内燃機関の概略図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される４サイクル内燃機関の概略図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１７】燃焼室内での発生熱量をクランク角に対して示したグラフである。
【図１８】着火時期と燃焼騒音との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１８４】
１０…４サイクル内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…コネクティングロッド、２４…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３２ａ…吸気弁駆動機構、３３…排気ポート、３４…排気弁、３４ａ…排気弁駆動機構、３５…点火プラグ、３６…イグナイタ、４１…インテークマニホールド、４２，４７…液体噴射弁、４３…燃料噴射弁、４４…液体供給管、４５…ポンプ、４６…液体タンク、５０…電気制御装置、５１…アクセルペダル操作量センサ、５２…エンジン回転速度センサ。
【図１】
2006017082.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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